1

El Biodiesel y su incidencia en el Cambio Climático

Convenio de Cooperación Tecnológica ECOPETROL S.A. ICP - INEM

“Custodio García Rovira” Bucaramanga

2010

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Los GEI son aquellos gases que tienen la propiedad de absorber el calor que emite la

Tierra

CO2

Metano

OxidoNitroso

Ozono Troposférico

CFC

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Fuente: http://epa.gov/climatechange/ emisiones / usinventoryreport.html)

1 teragramo es igual a 1 millón de toneladas métricas

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Fuente: IPCC. Cambio Climático 1996

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GASES DE EFECTO INVERNADERO

Gas Ppm Fórmula Química

Tiempo de vida en la atmosfera (años)

Fuente Antropogénica

CFC-12 0.003 CCl2F2 102 Refrigerantes, fabricación de

espumas

HCFC-22 CHClF2 12 Refrigerantes líquidos

Perflurometano CF4 50.000 Producción de aluminio

Hexafluoruro de Azufre SF6 3.200 Aislante en Fluidos

Dieléctricos

Fuente: IPCC Cambio Climático 1996

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La Tierra se calienta gracias a la energía del sol. Cuando esta energía llega a la atmósfera, una parte es reflejada de nuevo al espacio, otra pequeña parte es absorbida, y la restante llega a la tierra y calienta su superficie.

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Pero cuando la tierra refleja a su vez la energía hacia la atmósfera, ocurre algo diferente. En lugar de atravesarla y llegar al espacio, los gases de la atmósfera absorben una gran parte de esta energía. Esto contribuye a mantener caliente el planeta.De esta manera, la atmósfera deja que la radiación solar la atraviese para calentar la tierra, pero no deja salir la radiación que la tierra irradia hacia el espacio

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Los gases de efecto invernadero de la atmósfera cumplen la función de mantener la temperatura media adecuada para la tierra, a pesar de que

las temperaturas varíen mucho de un lugar a otro.

Este fenómeno se conoce como

Efecto Invernadero

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Cuando se produce un incremento en la concentración de estos gases, se aumenta la retención de energía calórica, y en consecuencia se produce una elevación en la temperatura media del planeta, con efectos muy importantes en el clima.

Fuente: UPME

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La modificación del clima con respecto al historial climático a una escala global o regional recibe el

nombre de cambio climático

La Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático

Usa el término cambio climático sólo para referirse al cambio por causas humanas:Es un cambio de clima atribuido directa o indirectamente a la actividad humana que altera la composición de la atmósfera mundial y que se suma a la variabilidad natural del clima observada durante períodos de tiempo comparables

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“La tierra tiende a experimentar dichos cambios cada 100 mil años, con los ciclos de avance y retroceso glaciar. Esto junto con otros períodos de enfriamiento cada 20 mil a 40 mil años.”

A pesar de este cambio de tipo natural, las actividades humanas han tenido influencia en la tasa de cambio del sistema climático en los últimos 150-200 años

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En los últimos años la cantidad de CO2 en la atmósfera ha presentado un aumento. Se ha pasado de unas 280 ppm en la era preindustrial a unas 390 ppm en 2009 Teniendo en cuenta que el dióxido de carbono cumple un papel regulador fundamental en nuestro planeta, este aumento podría contribuir, al calentamiento global del clima planetario

Fuente: UPME

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Revista especializada PNAS

China sobrepaso a EE.UU. y se convirtió en el país que mas CO2 emite. Cerca de un cuarto de las emisiones de China provienen de los bienes que este país exporta al mundo occidental.Sin embargo, el 22,5% de sus emisiones son generadas durante la producción de bienes y servicios que se consumen en el extranjero. De este porcentaje, un 7,8% corresponde a las exportaciones a EE.UU.

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EMISIONES

País Emisiones anualesMillones de Toneladas Métricas de Carbono

China 6017,69

EE.UU 5902,75

Rusia 1704,36

India 1342,96

Japón 1257,96

Reino Unido 585,710

Brasil 377,24Fuente: CDIAC Para la ONU

www.missmaggie.org/paquetesemanal/week368ig.pdf

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Las estadísticas de las últimas décadas señalan un acelerado proceso de alteraciones climáticas globales con frecuentes desarreglos en  las condiciones de vida de las poblaciones del planeta por efecto de desastres naturales o de actividades humanas de diversa escala, que se manifiestan a través de las siguientes evidencias:

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Evidencias del cambio climático

Aumento de temperaturas

Aumento del nivel del mar

Desaparición de plantas y animales

Descontrol en el ciclo vital de algunos animales

Perdida de ecosistemas y biodiversidad

Nuevas condiciones meteorológicas

Plagas  y enfermedades antes inexistentes en los cultivos

Modificación de los patrones de lluvias, inundaciones, sequias

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El calentamiento global es el primer resultado del cambio climático, siendo su causa el aumento en las concentraciones de GEI en la atmósfera.

A medida que las emisiones de gases aumentan, se incrementan sus concentraciones en la atmósfera; es este aumento el causante de un efecto invernadero más acentuado.

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COMO ENFRENTAR EL CAMBIO CLIMATICO GLOBAL

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UNFCCC (United Nations Framework Convention on Climate Change) 1.- Lograr la estabilización de las concentraciones de GEI en la atmósfera a un nivel que impida interferencias antropogénicas peligrosas en el sistema climático.2.- Elaborar periódicamente inventarios de GEI

Protocolo de Kioto (PK)

Acuerdo internacional de lucha contra el cambio climático, que se firmó en diciembre de 1997 en la ciudad japonesa de Kioto donde Cien gobiernos de todo el mundo apoyaron la propuesta del diplomático argentino Raúl Estrada, que entonces presidía el Programa del Clima de las Naciones Unidas (ONU).

Conclusiones

Se obliga a los países desarrollados a alcanzar una reducción mundial de las emisiones del 5,2% entre 2008 y 2012, frente a 1990. Para lograrlo, el Protocolo prevé distintas obligaciones de recorte o aumento de la contaminación, que en conjunto garantizan la reducción del 5,2%.

PROPUESTAS

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Desde el principio, la UE ha liderado el compromiso para la adopción internacional de KiotoSon numerosas las políticas que la Unión ha ido adoptando para limitar las emisiones de CO2

Entre ellas:

La Directiva 2003/87/CE, de comercio de emisiones, por la que se establece un régimen para el comercio de derechos de emisión de GEI, que regula la compraventa de derechos de emisión entre más de 12.000 instalaciones industriales, posibilitando con ello disminuir el impacto económico de las medidas de reducción de emisiones.

Es así que en la UE cada empresa tiene que ajustarse a la asignación anual del Plan Nacional de Asignación (PNA); si sus emisiones la superan, tendrá que ir al mercado a comprar derechos a otras empresas a las que les sobren.

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Los países que más producen CO2 buscan invertir en proyectos de energía limpia en países menos contaminantes para obtener certificados de reducción de emisiones que les permita cumplir

con las metas del tratado de Kyoto

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Los proyectos que reduzcan emisiones de GEI, implementados en los países en desarrollo, pueden aplicar al MDL para vender Certificados de Reducción de Emisiones (Certified Emission Reductions, CERs), también conocidos como Bonos de Carbono, con lo cual se pueden conseguir fondos para la financiación o que ayuden a eliminar barreras que impidan la realización del proyecto.

Mecanismo de Desarrollo LimpioColombia tiene un potencial importante para

realizar proyectos MDL

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Los CERs son comprados por los países industrializados para cumplir con sus compromisos de reducción de emisiones.Por cada tonelada de CO2 que se evita emitir a la atmósfera se recibe (1) un CERsPor cada tonelada de CH4 (=21 ton CO2) que se evita emitir a la atmósfera se recibe 21 CERs.Los créditos de carbono tienen un precio fluctuante, difícil de estimar debido a las características emergentes del mercado.Banco Mundial (PCF) = 3 a 7 dólares/ ton CO2

CERs. (Certificados de emisiones reducidas)

Jatropha Curcas

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Un CERs corresponde a la reducción de una tonelada de dióxido de carbono La equivalencia corresponde al potencial de efecto invernadero de cada gas, y se expresa en unidades equivalentes de CO2 para efectos de simplicidad en los cálculos

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Si Colombia se certifica como país productor de palma a gran escala, podría hacer parte del portafolio de reducción de emisiones de grandes países productores de GEI

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Objetivos Generales:

1.- Lograr la conclusión de un acuerdo jurídicamente vinculante sobre el clima, válido en todo el mundo, que se aplique a partir de 2012

Objetivos Específicos:

Lograr que los países industrializados reduzcan sus emisiones de gases de efecto invernadero entre un 25% y un 40%, respecto a los niveles de 1990 en el año 2020 y alcancen una reducción entre el 80% y el 95% para 2050.

XV Conferencia Internacional sobre elCambio Climático

Copenhague7 al 18 de diciembre de 2009

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El acuerdo mantiene el objetivo de que la temperatura global no suba más de dos grados centígrados. Sobre cuándo las emisiones deberán alcanzar su máximo solo se dice que "lo antes posible" y no se establecen objetivos para 2050. Tampoco se ha incluido la recomendación del IPCC (Panel Intergubernamental de Cambio Climático) de que las emisiones de los países desarrollados deberían reducirse para 2020 entre un 25% y un 40% sobre el nivel que tenían en 1990.

RESULTADOS

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Colombia produce entre 0.37% y 0.4% de las emisiones de gases de efecto invernadero del planeta.

Colombia es un país limpio en materia de emisiones de gases efecto invernadero: somos muy eficientes porque nuestra energía, es hidroeléctrica

Participación de ColombiaXV Conferencia Internacional sobre el

Cambio Climático Copenhague7 al 18 de diciembre de 2009

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1.- Asegurar que nuestra matriz energética, es decir la capacidad instalada de generación de energía, siga siendo primordialmente de energías renovables. 2.- Mantener el actual porcentaje de cobertura boscosa, que es del orden del 50%. 3.- Generar una gran capacidad de biocombustibles ambientalmente sostenible. 4.- Hacer más eficiente la capacidad instalada de servicios públicos e industriales5.- Impulsar el transporte masivo menos contaminante 6.- Fortalecer los proyectos de rellenos sanitarios, plantas de tratamiento de aguas residuales, etc.

METAControlar la emisión de

gases de  efecto  invernadero

ESTRATEGIAS

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Estrategias para controlar la emisión de gases de  efecto 

invernadero 

Propiciar una transformación  en  los  hábitos  de consumo en la población urbana

Terminar con la deforestación y estimular la reforestación

Sustituir los recursos no renovables por recursos renovables

Promocionar el uso eficiente de la energía como medio para reducir la generación de CO2

Generar una gran capacidad de biocombustibles ambientalmente sostenible.

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Generar biocombustibles ambientalmente sostenibles

Producción de combustibles sólidos, líquidos ó gaseosos que pueden ser obtenidos a partir de:1.- Materiales de origen vegetal y/ó animal de producción directa como azúcares, almidones, aceites o biomasa2.- Materiales de desecho (residuos agrícolas, materia orgánica, etc.).

A partir de

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Biocombustibles a partir de la biomasa

Biocombustibles de primera generación

Son aquéllos provenientes de cultivos agrícolas destinados a la alimentación humana Bioetanol

Biodiesel

Biogás

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Bioetanol

Sustancias con alto contenido de almidón

Sustancias con alto contenido de

sacarosa

Sustancias con alto contenido de

celulosa

Caña de azúcar,Remolacha, Melazas y

el sorgo dulceMaíz, patatas y la yuca

Madera y los residuos agrícolas

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Biodiesel

Productos agrícolas ricos en aceite

grasas de animales (vacunos, cerdos y

aves)

Conversión termoquímica

Transesterificación de los aceites y grasas en

general

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Biogas

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Materia orgánica

Ácidos OrgánicosAlcoholes

Adición de masa

bacteriana

Bacterias acetogenicas

MetanoDióxido de Carbono

Bacterias Metanogenicas

H2 CO2

Acido Acético

Bacterias fermentativas

H2 CO2

Acido Acético

Adición de masa

bacteriana

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Biocombustibles de segunda generación

No compiten con los alimentos

No compiten con el uso de suelo

Mantienen un balance energético positivo en

toda su cadena

Promueven el desarrollo rural

sustentable

No comprometen la biodiversidad

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Biocombustibles de segunda generación

La biomasa licuefactada (BTL)

El bioetanol celulósico

El diesel obtenido por el método Fisher Tropps

El biodiesel sintético

El biometanol

El biodimetileter

El gas natural sintético

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Biocombustibles de tercera generación

El biohidrógeno

El biobutanol

Otros alcoholes superiores

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Producir granos para

Fabricar alimentos

Hoy se plantea la disyuntiva

Utilizarlos como materia prima para energía

Los combustibles de segunda generación vendrían a zanjar este diferendo

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BIODIESEL

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BIODIESEL

Ésteres monoalquílicos de ácidos grasos de cadena larga derivados delípidos renovables tales como aceites vegetales y que se emplea en losmotores de ignición de compresión (motores diesel) o en calderas deCalefacción

(Definición de American Standards for Testing and Materials)Esta definición incluye, además de los ésteres metílicos o etílicos, otros ésteres de monoalcoholes como los ésteres isopropílicos, butílicos etc.

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Reacción de Transesterificación

Bajo condiciones normales, esta reacción ocurre muy despacio, para que la reacción sea más rápida, se usa calor y un catalizador.La reacción puede ser catalizada por un ácido o una base, pero se puedealcanzar una reacción mucho más rápida usando una base

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45

Después de la reacción se obtiene

Separación en embudo de decantación

Lavado

Secado

Filtrado Cromatografía de gases

Una fase rica en glicerina, etanol y catalizador (polar)

Una fase rica en ésteres (no polar)

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Revisión bibliográficaInvestigaciones relevantes relacionadas con el desempeño mecánico y

ambiental de motores diesel utilizando diversos combustibles, entre ellos el diesel convencional y alquilésteres obtenidos de aceites

vegetales (biodiesel).

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Empresa Región Capacidad(t/año)

Año

OLEOFLORES Codazzi, Cesar 50.000 Julio-07

ODIN ENERGY Santa Marta, Magdalena 36.000 Mar-08

BIOCOMBUSTIBLES SOSTENIBLES DEL

CARIBE

Santa Marta, Magdalena 100.000 Feb-09

BIO D Facatativa, Cundinamarca 100.000 Abr-09

MANUELITA San Carlos de Guaroa, Meta 100.000 Jun-09

ECODIESEL Barrancabermeja 100.000 Sep-09

BIOCASTILLA Castilla La Nueva, Meta 10.000 Sep-09

TOTAL 496.000

Bogotá agosto 18 de 2009www.amylkaracosta.net

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La primera planta productora de biodiesel, Oleoflores, se inauguró el 8 de julio de 2007 en Codazzy, Cesar, con una producción de 50.000 toneladas/año

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Producción: 36 mil toneladas/ año de biodiesel de aceite de palma, que equivalen a 10 millones 980 mil galones y 138 mil 531 litros por día. Inversión: 20 millones de dólares

Planta de Biodiesel Odin Energy Santa Marta Corporation S.A

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Constituida por el grupo Palmeras de la Costa S.A. y el grupo DaabonActividades: Siembra, cultivo, extracción, refinación y producción de biodieselTecnología: Desmet Balestra de Bélgica Producción: 100 mil toneladas anuales de biodiesel a partir de la palma africana y 10 mil toneladas de glicerina.

BIOCOMBUSTIBLES SOSTENIBLES DEL CARIBE

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52

Pruebas de larga duración con biodiesel de palma

Convenio de Cooperación Tecnológica ECOPETROL-CENIPALMA –Si99-

Fedepalma2009

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Instrumento de prueba:12 buses del operador Sí99 del sistema TransMilenio

Lugar: Bogotá

Característica: Primera prueba que se realiza en el mundo con biodiésel de palma a 2.600 metros sobre el nivel del mar, y a una temperatura promedio de 14 oC

Combustible: Biodiesel de palma mezclado con diesel fósil (ACPM) en proporciones del 5, 10, 20, 30 y hasta del 50%, que se enfrentaron con ACPM.

Dificultad: Altura de Bogotá que disminuye la cantidad de oxígeno que llega al motor, lo que hubiese podido impedir que la combustión se completara de manera apropiada.

Recorrido: Los articulados recorrieron cada uno 100 mil kilómetros para un total de 1'200.000 kilómetros,

Tiempo de la prueba: 1año

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Resultados

Calidad de los combustibles

Desempeño de los vehículos

Beneficios ambientales

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Calidad de los combustibles

Para garantizar el buen desempeño del combustible en un vehículo es necesario que el biodiesel utilizado cumpla con las especificaciones de

calidad definidas por la legislación nacional vigente

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Propiedades Método de análisis

Unidad Resolución1820782/07

Productor 1

Productor 2

Productor 3

Densidad(15oC) ASTM D-4052 Kg/m3 860-900 867,6 875,7 875,6

Viscosidad (40oC) ASTM D-445 Nm2/S 1,9-6,0 4,51 4,55 4,55

Contenido de Agua ASTM E-203 ppm 500 305,00 341,92 386,72

Contenido de Metanol/etanol

EN-14110 %masa 0,2 Máx. 0,10 0,01 0,03

Numero Acido ASTM D-664 mgKOH/g 0,5 Máx. 0,14 0,28 0,24

Índice de Yodo EN-1411 g yodo/100g 120 Máx. 53 52 52

Glicerina Total EN-14105 % en masa 0,25Máx 0,24 0,21 0,20

Monogliceridos EN-14105 % en masa 0,8 Máx. 0,80 0,66 0,68

Digliceridos EN-14105 % en masa 0,2Máx. 0,20 0,11 0,16

Trigliceridos EN-14105 % en masa 0,2Máx. 0,10 0,02 0,05

FAMES EN-141053 % en masa 96,5 min. 96,7 97,5 97,4

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Todas las mezclas evaluadas cumplen con las especificaciones de calidad del diesel y algunas mejoran las propiedades del diesel

fósil cuando se mezcla con biodiesel de palma

Análisis Norma Especifica. Mezcla diesel fósil-biodiesel de palma

B5 B10 B20 B30 B50

Azufre ASTM D4294 0,1 Màx. 0,0733 0,0711 0,0565 0,0475 0,0370

Densidad ASTM D4052 Reportar 0,855 0,856 0,857 0,859 0,864

Lubricidad(micrómetros)

ASTM D6079 450 Màx 246,7 236,4 223,3 212,7 207,0

Viscosidad (40oC)

ASTM D445 1,9-4,1 2,93 2,95 3,06 3,25 3,53

No. de cetano ASTM D445 45 Mìn. 48,0 47,7 51,0 54,4 59,6

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Análisis

1.- Disminuye el contenido de azufre2.- Aumenta la lubricidad3.-Aumenta el número de cetano

Interpretación

Con esto se logra una mejor combustión en el motor que trae como consecuencia un desempeño más regular y suave del vehículo

59

Desempeño de los vehículos

El consumo de combustible de los articulados de la prueba que usaron las

mezclas se encuentra dentro del promedio histórico registrado por los buses de la flota

del operador Sì99

No se alteró el consumo de combustible de los vehículos

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Beneficios AmbientalesOpacidad: Que tan oscuros son los humos que expulsan por el exhosto

61

Se registraron más de 400 opacidades, que permitieron concluir que:El uso de mezclas diesel-biodiesel de palma favorece el logro de mejores valores de

opacidad

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EMISION DE GASES CONTAMINANTES

Se realizaron pruebas en ruta para monitorear utilizando un sistema portátil de muestreo de gases de escape desarrollado por el Ministerio del Medio Ambiente del Canadá

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Todos los vehículos siguieron ciclos de manejo que representan sus condiciones reales de operación y se encontró reducciones de material particulado hasta del 32%

B105,4%

B20-19,4%

B30-32.1%

B50-20,6%

Material Particulado% Variación

64

Se encontró una disminución de las emisiones de CO2 del 6% con respecto al diesel fósil

CO2 (% de Variación)

B103,5%

B20-6,0%

B30-6,2% B50

-6,6%

65

Grupo Combustibles Alternativos, Universidad Nacional de Colombia Sede

Medellín Pedro Benjumea, Alirio Benavides, Veselina

Pashovamarzo 29 de 2007

EL BIODIESEL DE ACEITE DE HIGUERILLA COMO

COMBUSTIBLE ALTERNATIVO PARA MOTORES DIESEL

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En las proporciones en que se utilizaron las mezclas biodiesel/diesel en el motor no se alcanzaron a observar diferenciasestadísticamente significativas en lasemisiones de CO y CO2. En lo que respecta a la opacidad de los humos se encontró que este parámetro disminuye con el porcentaje de biodiesel de higuerilla en la mezcla, no obstante las reducciones no son de la misma magnitud que las obtenidas con otros tipos de biodiesel, como el proveniente del aceite de palma.

B0 B5 B15 B30

C02

67

La expectativa

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BIODIESEL A PARTIR DE ACEITE DE ALGAS

algas marinas contienen hasta un 50% de aceite vegetal, con un producción de

biocombustible de 18.900 litros/hectárea/año

Fotobiorreactor cerrado o tubular

Fotobiorreactor abierto

69

Aceites de semillas modificadas

genéticamente

Biodiesel

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El biodiesel no incide en el cambio climático significativamente por lo cual se recomienda aplicar la estrategia propuesta:

“Sustituir los combustibles fósiles por biocombustibles, logrando con ello una reducción en las emisiones de CO2”

CONCLUSION

71

Muchas Graciassee you soon